DE2602485B2

DE2602485B2 - Wasserrückkühlvorrichtung

Info

Publication number: DE2602485B2
Application number: DE2602485A
Authority: DE
Inventors: Hans-Bernd Dipl.-Ing. Gerz; Hermann Dipl.-Ing. Knirsch
Original assignee: GEA Luftkuehlergesellschaft Happel GmbH and Co KG
Current assignee: GEA Luftkuehlergesellschaft Happel GmbH and Co KG
Priority date: 1976-01-23
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1980-05-22
Also published as: US4098854A; JPS52101752A; DE2602485A1; ZA77183B

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Wasserrückkühlvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Wasserrückkühlvorrichtung dieser Gattung (US-PS 36 35 042) ist der Trockenkühlteil oberhalb des Naßkühlteils am Außenumfang eines hyperbolisch geformten Kühlturms angeordnet. Der Naßkühlteil selbst befindet sich im inneren, umfangsseitigen Randbereich am Grund des Kühlturms. Beide Kühlsysteme werden von parallelen Kühlluftströmen aus im wesentlichen horizontaler Richtung beaufschlagt. Dabei wird die den Naßkühlteil im Querstromprinzip durchströmende Kühlluft mit Feuchtigkeit angereichert und steigt im Zentralbereich des Kühlturms nach oben. Oberhalb des Naßkühlteils gelangt die derart feuchtigkeitsangereicherte Kühlluft unter den Einfluß der durch den Trockenkühlteil geströmten, nunmehr aufgewärmten Trockenkühlluft und mischt sich mit dieser, so daß an der Turmkrone eine Abluft mit geringerer Luftfeuchtigkeit als bei reiner Naßkühlung nach oben in die Atmosphäre austritt.

Was die wasserseitige Schaltung der beiden Kühlsysteme anbelangt, so wird die gesamte Menge des in einem Kondensator aufgewärmten Kühlwassers über eine Wasser-Zuführung zunächst durch den Trockenkühlteil hindurchgeleitet und dann der Verteileranlage des Naßkühlteils zugeführt. Von hier rieselt das vorgekühlte Kühlwasser über die Rieseleinbauten in das im unteren Bereich des Naßkühlteils vorgesehene Sammelbecken hinab und wird von dort mittels einer Umwälzpumpe in der Wasser-Rückführung wieder dem Kondensator zugeleitet.

Eine solche wasserseitige Serienschaltung stößt dort hinsichtlich ihrer Brauchbarkeit unwiderruflich an eine Grenze, wo es mit noch vertretbarem Fertigungskostenaufwand nicht mehr möglich ist, die gesamte Kühlwassermenge durch den Trockenkühlteil zu schikken. Um in diesem Fall nämlich einen ausreichenden Durchflußquerschnitt sicherzustellen, müßte der Trokkenkühlteil eine unverhältnismäßig großer Anzahl von Rippenrohren aufweisen. Die Fertigung dieser Rippenrohre, ihre Montage und der notwendige strömungstechnische Anschluß an die Wasser-Zuführung bezie- » hungsweise an die strömungsiechnisch folgende Verteileranlage des Naßkühlteils wären dann derart aufwendig, daß die damit verbundenen Nachteile die Vorteile bei weitem überwiegen, die durch die Kombination eines Trockenkühlteils mit einem Naßkühlteil bei Serienschaltung erreichbar sind.

Darüber hinaus ist aus der US-PS 22 14 880 eine Wasserrückkühl-Vorrichtung bekannt, die voneinander räumlich getrennte Trocken- und Naßkühlsysteme offenbart. Ein Nachteil hierbei ist, daß das den Trockenkühlteil durchströmende Kühlwasser auch anschließend im Naßkühlteil verwendet wird. Hiermit ist also die Leistung dieser Vorrichtung schon stark eingeschränkt. Ferner wird die aus dem Trockenkühlteil austretende, erwärmte trockene Abluft anschließend

^2<> wieder im Naßkühlteil mit Feuchtigkeit angereichert. Eine solche Betriebsweise einer Kombination Naß — Trocken kann jedoch nicht dazu beilragen, eine SchwadenL-ildung oberhalb des Kühlturms zu unterbinden. Ei. bestehen keine Regelungsmöglichkeiten, die in

J" einer zweiten Stufe wieder mit Feuchtigkeit beladene Abluft so mit Trockenluft zu vermengen, daß auch in einer kühleren Jahreszeit oberhalb des Kühlturms kein Schwaden auftritt.

Ausgehend von der bekannten Wasserrückkühl-Vor-

» richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 liegt der Erfindung demgemäß die Aufgabe zugrunde, diese so zu verbessern, daß auch größere, im Bereich eines Kondensators oder mehrerer Kondensatoren aufgewärmte Kühlwassermengen unter wirtschaftlich vertu tretbarem Aufwand auf eine den angestrebten Effekt gewährleistende Temperatur zurückgeführt werden können, wobei die Vorteile des an sich bewährten Prinzips bei Kombination eines Naßkühlteils mit einem Trockenkühlteil beibehalten werden sollen.

4^r> Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Eine solche wasserseitige Parallelschaltung des Trockenkühlteüs mit dem NaßkühLeil erlaubt es nunmehr, selbst Wassermengen in Größenordnungen

">» von lOOOOOcbm pro Stunde rückzukühlen. Der wesentliche Vorteil besteht darin, daß der kostenaufwendigere Trockenkühlteil im Vergleich zum Naßkühlteil jetzt lediglich so groß ausgelegt zu werden braucht, daß die aus dem Trockenkühlteil austretende Abluft bei

^Λ>^Γ> ihrer Vermischung mit der aus dem darunter liegenden Naßkühlteil aufsteigenden feuchtigkeitsangereicherten Abluft ausreicht, die lästige und hinderliche Schwadenbildung oberhalb der Wasserrückkühl-Vorrichtung auch in außergewöhnlichen Situationen zu vermeiden. Die <>o wasserseitige Parallelschaltung des Trockenkühlteüs und des Naßkühlteils ermöglicht darüber hinaus, daß eine an sich unbeschränkte Menge an Kühlwasser pro Zeiteinheit nunmehr intensiv rückgekühlt werden kann, weil es im Normalfall ausreicht, wenn von der gesamten Ί5 erwärmten Kühlwassermenge lediglich 20 bis 40% durch den Trockenkühlteil hindurchgeleitet werden muß. Der dafür erforderliche bauliche Aufwand für den Trockenkühlteil bewegt sich in Größenordnungen, die

nicht nur in einer vernünftigen Relation zum Naßkühlteil stehen, sondern auch den wirtschaftlichen Erfolg bei der Kombination Naß — Trocken nicht schmälern.

Ferner ist es von Vorteil, daß der von d?r Fertigung her gesehen im Vergleich zum Naßkühlteil aufwendigere und teurere Trockenkühlteil selbst in der Projektion auf die nur für beschränkte Kühlwassermengen pro Zeiteinheit geeignete und bekannte wasserseitige Serienschaltung klein ist. Der gesamte Ferügungsaufwand kann somit relativ gering gehalten werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens kennzeichnet sich dadurch, daß in die Parallelleitung zwischen der Wasser-Zuführung und dem Trockenkühltei! eine Druckerhöhungspumpe eingegliedert ist.

Mit Hilfe dieser Pumpe kann die den Trockenkühlteil durchströmende Teilmenge des zu kühlenden Wassers auf einen so hohen Druck gebracht werden, daß sich am höchsten Punkt des Trockenkühlteils ein gegen den jeweilig herrschenden Atmosphärendruck stets höherer Druck einstellt. Hierdurch kann das aus dem umlaufenden Kühlwasser freiwerdende Gas stets in die Atmosphäre abgeblasen werden, ohne daß die sich bildenden Gasblasen den Wasserumlauf zumindest in einem Teil der Rippenrohre unterbrechen und dadurch erhebliche Betriebsstörungen herbeiführen, die sich in Form von Minderleistungen, Korrosion und Einfriergefahr bemerkbar machen.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Wasser-Ableitung des Trockenkühlteils kraftschlüssig an den die Umwälzpumpe uth der Wärmequelle verbindenden Abschnitt der Wasser-Rückführung angeschlossen ist.

Wesentlich hierbei ist folglich, daß das aus dem Trockenkühlteil abfließende rückgekühlte Kühlwasser nicht dem Kühlwasser im Sammelbecken des Naßkühlteils beigemischt wird, sondern auf der Druckseite der Umwälzpumpe, das heißt also an der Stelle des höchsten Drucks im Systum, wieder dem Kühlwasserkreislauf zugeführt wird. Durch diese Maßnahme wird der bedeutende Vorteil erzielt, daß energieverzehrende Drosselverluste praktisch völlig vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird beispielsweise im Rahmen eines schacht- oder turmartigen Bauwerks eingesetzt. Dabei nimmt der untere Abschnitt dieses im Querschnitt runden oder rechteckigen Bauwerkes den Naßkühlteil einschließlich Verteileranlage, Rieseleinbauten und Sammelbecken auf während der aus mit Rippenrohren versehenen Wärmeaustauscherelementen bestehende Trockenkühlteil oberhalb des Naßkühlteils am Umfang des Bauwerkes angeordnet ist. Entsprechend ausgelegte Durchtrittsöffnungen in den Wänden des Bauwerkes in Höhe des Trockenkühlteils bzw. unterhalb der Rieseleinbauten des Naßkühlteils ermöglichen den ungehinderten Abfluß bzw. Zufluß der Kühlluft.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachstehend näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt als Wärmequelle 1 einen schematisiert gehaltenen wassergekühlten Turbinenabdampf-Kondensator. Über die Wasserzuführung 2 wird das im Kondensator erwärmte Kühlwasser einem Kühlturm 3 zugeleitet, während das dort rückgekühlte Wasser über die Wärmerückführung 4 dem Kondensator zwecks Kühlung wieder zugeführt wird.

Der Kühlturm 3 weist einen runden Querschnitt auf und ist im Bodenbereich als Sammelbecken 5 für das rückgekühlte Kühlwasser ausgebildet. Oberhalb des Wasserspiegels 6 ist die Kühlturmwandung 7 umfangsseitig durchbrochen, so daß Lufteintrittsöffnungen 8 ausreichenden Querschnittes gebildet sind. Oberhalb der durch die Oberseiten 9 dieser öffnungen verlaufenden Horizontalebene ist der Naßkühlteil 10 der Vorrichtung angeordnet Dieser weist Rieseleinbauten 11 auf, welche über den gesamten Turmquerschnitt verteilt vorgesehen sind. Die Einbauten sind auf Stützen

ι» 12 gelagert Die Rieseleinbauten 11 werden von einer Kühlwasser-Verteileranlage 13 aus beschickt, welcner ein Ringkanal 14 zugeordnet ist, der den Kühlturm 3 außenseitig umgibt Das im Kondensator erwärmte Kühlwasser wird von dem Ringkanal 14 aus über

ii Sprühdüsen 15 auf die Rieseleinbauten 11 aufgegeben und fällt von den Rieseleinbauten 11 in das bodenseitige Sammelbecken 5. Die gemäß den Pfeilen A durch die Lufteintrittsöffnungen 8 radial in den Kühlturm 3 eintretende Luft fließt im Gegenstrom zu dem

>o herabrieselnden Kühlwasser nach oben durch die Rieseleinbauten 11 und nimmt dabei Feuchtigkeit auf, wodurch das Kühlwasser abgekühlt wird. Danach durchströmt diese feuchtigkeitsangereicherte Luft Tropfenabscheider 16, welche über den Turmquer-

2'i schnitt angeordnet sind. Das im Sammelbecken 5 anfallende rückgekühlte Wasser wird von hier aus mittels einer Umwälzpumpe 17 über den Wasser-Rückfluß 4 wieder dem Kondensator 1 zugeführt.
Oberhalb des Ringkanals 14 für den Naßkühlteil 10 ist

in der Trockenkühlteil 18 angeordnet. Der Trockenkühlteil weist vertikal angeordnete Rippenrohre 19 auf, die in zwei hintereinanderliegenden Reihen 19a, \9b angeordnet sind. Die Rippenrohre 19 sind zu Wärmeaustauscherelementen zusammengefaßt, welche den Kühlturm

π 3 mit Abstand umgeben. Die gemäß den Pfeilen B zwischen den Rippenrohren 19 durchströmende und dort Wärme aufnehmende Kühlluft gelangt durch Lufteintrittsöffnungen 20 in der Kühlturmwandung 7 in das Innere des Kühiturmes 3 und vermischt sich dort mit

■in der nach oben aufsteigenden, mit Feuchtigkeit angereicherten Kühlluft aus dem Naßkühlteil 10. Zur Erhöhung des Luftzuges ist in der konisch nach oben sich erweiternden Abströmöffnung 21 des Kühlturmes 3 ein Ventilator 22 vorgesehen.

■4^r> Im Bereich des Kühlturmes 3 teilt sich die Wasser-Zuführung 2 in zwei Parallelleitungen 23 und 24, von denen die Parallelleitung 23 zum Trockenkühlteil 18 und die Parallelleitung 24 zum Naßkühlteil 10 führt. In der Parallelleitung 23 sind in paralleler Zuordnung eine

^r)i) Druckerhöhungspumpe 25 und ein Absperrorgan 26 vorgesehen. Ferner sind vor und hinter der Druckerhöhungspumpe weitere Absperrorgane 27 und 28 in die Parallelleitung eingegliedert. Auch in der Pprallelleitung 24 zum Naßkühlteil 10 ist ein Absperrorgan 29

« vorgesehen. Die Pumpe 25 kann als Füllpumpe und/oder als Druckerhöhungspumpe wirken.

Die Kühlwassermenge, die dem Trockenkühlteil 18 zugeführt wird, gelangt zu der inneren Reihe 19a der Rippenrohre 19, steigt in diesen nach oben und fließt

W) durch die äußere Reihe \9b der Rippenrohre 19 in die Sammelleitung 30 des Trockenkühlteils. Die hier angeschlossene Wasser-Ableitung 31 führt einmal unter Eingliederung eines Absperrorgans 32 zum Sammelbekken 5 und zum anderen unter Eingliederung eines

b5 Absperrorgans 33 zu dem Abschnitt der Wasser-Rückführung 4, der zwischen der Umwälzpumpe 17 und der Wärmequelle 1 liegt.

Bei Inbetriebnahme der Wasserrückkühl-Vorrichturm

werden die Absperroreane 27 und 28 beiderseits der Pumpe 25 geöffnet und die Absperrorgane 26 in der Parallelleitung 23 sowie die Absperrorgane 32 und 33 in der Wasser-Ableitung 31 des Trockenkühlteils 18 geschlossen. Nach Inbetriebsetzen der Pumpe 25, die ■* jetzt als Füllpumpe wirkt, wird der Trockenkühlteil 18 gefüllt. Hieran anschließend werden die vor und hinter der Füllpumpe liegenden Absperrorgane 27 und 28 geschlossen und die Absperrorgane 26 und 32 geöffnet. Dadurch entsteht nunmehr innerhalb des Trockenkühl- m teils 18 ein selbständiger Umlauf der Kühlwassermenge aufgrund der Heberwirkung. Dabei bleibt jedoch das Absperrorgan 33 in der Wasser-Ableitung 31 zwischen dem Trockenkühlteil 18 und der Wasser-Rückführung 4 auf der Druckseite der Umwälzpumpe 17 geschlossen. Der Trockenkühlteil 18 steht damit über das Sammel becken 5 mit der Wasser-Rückführung in Verbindung.

Eine andere Betriebsmöglichkeit besteht darin, dat die Pumpe 25 als Druckerhöhungspumpe verwendei wird. In diesem Fall bleiben das der Pumpe 25 paralle zugeordnete Absperrorgan 26 und das in der Wasser-Ableitung 31 zum Sammelbecken 5 liegende Absperrorgan 32 geschlossen. Der Kreislauf durch den TrockenkUhlteil 18 erfolgt also über die Druckerhöhungspumpe 25 und dann direkt zur Druckseite der Umwälzpumpe 17. Der Kreislauf im Naßkühlteil 10 bleibt davon unberührt.

Zur Entlüftung des Trockenkühlteils 18 ist an der höchsten Stelle des Kreislaufes ein Entlüftungsventil 34 vorgesehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wasserrückkühl-Vorrichtung, die einen mit Rippenrohren ausgerüsteten, innenseitig mit dem zu kühlenden Wasser und außenseitig durch Kühlluft beaufschlagten Trockenkühlteil sowie einen aus derselben Wasser-Zuführung gespeisten, unterhalb des Trockenkühlteils angeordneten Naßkühlteil aufweist, in welchem die Kühlluft an dem aus einer Verteileranlage in ein Sammelbecken herabrieselnden Kühlwasser in direktem Kontakt vorbeiströmt, wobei der Trockenkühlteil und der Naßkühlteil von parallelen Kühlluftströmen beaufschlagt sind und in die gemeinsame Wasser-Rückführung zur Wärmequelle eine Umwälzpumpe eingegliedert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockenkühlteil (18) und der Naßkühlteil (10) in Parallelschaltung mit der Wasser-Zuführung (2) verbunden sind.

2. Wasserrückkühl-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Parallelleitung (23) zwischen der Wasser-Zuführung (2) und dem Trockenkühlteil (18) eine Druckerhöhungspumpe (25) eingegliedert ist.

3. Wasserrückkühl-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasser-Ableitung (31) des Trockenkühlteils (18) an den die Umwälzpumpe (17) mit der Wärmequelle (1) verbindenden Abschnitt der Wasser-Rückführung (4) angeschlossen ist.